JP2662452B2 - 化合物半導体ウエハの熱処理方法 - Google Patents
化合物半導体ウエハの熱処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、GaAs、InPなどの化合物半導体ウエハの
熱処理の方法に関し、特に熱処理時でのウエハ表面を保
護する膜の形成に関するものである。
熱処理の方法に関し、特に熱処理時でのウエハ表面を保
護する膜の形成に関するものである。
GaAs等のウエハにイオン注入を行った後、熱処理する
際、ウエハ表面からの砒素の蒸発等による分解を防止す
るために表面に保護膜を形成している。この保護膜とし
て一般にSiO2またはSi3N4＋SiO2（以下SiONと略記）な
どが用いられている。（例えばR.S.Pengelly et al.,Eu
ropean Microwave Conference,Digest,pp293−297（197
9）） 〔発明が解決しようとする課題〕 GaAsに対してSiON保護膜を使用した場合、次のような
欠点があった。
際、ウエハ表面からの砒素の蒸発等による分解を防止す
るために表面に保護膜を形成している。この保護膜とし
て一般にSiO2またはSi3N4＋SiO2（以下SiONと略記）な
どが用いられている。（例えばR.S.Pengelly et al.,Eu
ropean Microwave Conference,Digest,pp293−297（197
9）） 〔発明が解決しようとする課題〕 GaAsに対してSiON保護膜を使用した場合、次のような
欠点があった。
GaAsとSiONの膨張係数が異なるため、熱処理の昇温・
降温の際保護膜に歪が入る。SiONは保護膜として100nm
程度の厚みを必要とするため膨張係数の差が大きな問題
になっていた。
降温の際保護膜に歪が入る。SiONは保護膜として100nm
程度の厚みを必要とするため膨張係数の差が大きな問題
になっていた。
SiON膜はある程度多孔質であるために、熱処理中にGa
Asウエハから構成元素であるAsやイオン注入されたSiな
どの元素が膜中に拡散する。このため、本来熱処理によ
ってGa格子位置に入りＮ型ドーパントとして作用すべき
Siのかなりの部分が、As格子位置に入ってＰ型ドーパン
トとなったりまた膜中に拡散してしまう。したがって所
望のキャリア濃度が得られない、すなわちイオン注入さ
れたSiの活性化率が低いという不都合が生じていた。
Asウエハから構成元素であるAsやイオン注入されたSiな
どの元素が膜中に拡散する。このため、本来熱処理によ
ってGa格子位置に入りＮ型ドーパントとして作用すべき
Siのかなりの部分が、As格子位置に入ってＰ型ドーパン
トとなったりまた膜中に拡散してしまう。したがって所
望のキャリア濃度が得られない、すなわちイオン注入さ
れたSiの活性化率が低いという不都合が生じていた。
SiONなどの保護膜を用いた従来の熱処理方法の欠点を
克服するために本発明は、反応室中において酸素ガスの
存在下でプラズマを発生させ、この雰囲気中にGaAsウェ
ハ表面をさらしオゾン処理をすることにより、ウェハ表
面にAs酸化物からなる膜を形成した後、熱処理をするこ
とを特徴としている。またオゾン処理の前に酸またはア
ルカリによりウェハ表面を洗浄し、オゾン処理によりウ
ェハ表面にAs酸化物からなる膜を形成した後、更に薄い
SiON膜を形成した後熱処理をすることを特徴とする。
克服するために本発明は、反応室中において酸素ガスの
存在下でプラズマを発生させ、この雰囲気中にGaAsウェ
ハ表面をさらしオゾン処理をすることにより、ウェハ表
面にAs酸化物からなる膜を形成した後、熱処理をするこ
とを特徴としている。またオゾン処理の前に酸またはア
ルカリによりウェハ表面を洗浄し、オゾン処理によりウ
ェハ表面にAs酸化物からなる膜を形成した後、更に薄い
SiON膜を形成した後熱処理をすることを特徴とする。
反応室中において酸素ガスの存在下でプラズマを発生
させ、この雰囲気中にGaAsウエハの表面をさらしオゾン
処理を行うと、表面に主としてAsの酸化物からなる膜が
形成される。オゾン処理で形成されるこの膜は構造が緻
密で、空孔などが少ない。したがって熱処理をしたとき
にAs、Siなどの元素がGaAsウエハから拡散することを効
果的に抑制でき、高い活性化率が得られる。この膜の上
にさらにSiONまたはSiO2の薄い間を重ねてから熱処理す
ると、AsやSiの拡散をより完全に防止することが出来
る。またオゾン処理の前にウエハ表面を酸またはアルカ
リで洗浄することによって、ウエハ表面の自然酸化膜を
除去し、オゾン処理により形成される膜の密着性、構造
の緻密さなどが改善される。
させ、この雰囲気中にGaAsウエハの表面をさらしオゾン
処理を行うと、表面に主としてAsの酸化物からなる膜が
形成される。オゾン処理で形成されるこの膜は構造が緻
密で、空孔などが少ない。したがって熱処理をしたとき
にAs、Siなどの元素がGaAsウエハから拡散することを効
果的に抑制でき、高い活性化率が得られる。この膜の上
にさらにSiONまたはSiO2の薄い間を重ねてから熱処理す
ると、AsやSiの拡散をより完全に防止することが出来
る。またオゾン処理の前にウエハ表面を酸またはアルカ
リで洗浄することによって、ウエハ表面の自然酸化膜を
除去し、オゾン処理により形成される膜の密着性、構造
の緻密さなどが改善される。
意図的に不純物を添加していない半絶縁性GaAsウエハ
に、フォトレジストでパターンを形成し、加速電圧80Ke
VにおいてSiイオンを注入した。注入量は2.8×1012/cm2
とした。紫外線による灰化装置でフォトレジストを除去
した後、ウエハ表面をHFを用いて十分洗浄した。ウエハ
を反応室に入れ、真空に引いた後、高純度酸素20％と高
純度窒素80％とからなる混合ガスを反応室に導入した。
反応室内に高周波電界を印加してプラズマを発生させ、
ウエハに紫外線を照射しながら、350℃において３分間
保持した。この処理によってGaAsウエハ表面はオゾンに
より酸化され、厚み3nmの酸化膜が形成された。膜の最
表面をESCAで分析しところ、組成はAs2O535％、As2O37
％、Ga2O320％、他Ｃ、GaAsなどとなっており、緻密で
空孔の少ないAs2O5を主成分とする酸化膜であることが
確認できた。
に、フォトレジストでパターンを形成し、加速電圧80Ke
VにおいてSiイオンを注入した。注入量は2.8×1012/cm2
とした。紫外線による灰化装置でフォトレジストを除去
した後、ウエハ表面をHFを用いて十分洗浄した。ウエハ
を反応室に入れ、真空に引いた後、高純度酸素20％と高
純度窒素80％とからなる混合ガスを反応室に導入した。
反応室内に高周波電界を印加してプラズマを発生させ、
ウエハに紫外線を照射しながら、350℃において３分間
保持した。この処理によってGaAsウエハ表面はオゾンに
より酸化され、厚み3nmの酸化膜が形成された。膜の最
表面をESCAで分析しところ、組成はAs2O535％、As2O37
％、Ga2O320％、他Ｃ、GaAsなどとなっており、緻密で
空孔の少ないAs2O5を主成分とする酸化膜であることが
確認できた。
この酸化膜付きウエハについて下記３通りの処理を行
い、その特性を比較した。
い、その特性を比較した。
そのまま窒素ガス中820℃で10分間熱処理したもの。
そのままAsH3ガス中820℃で10分間熱処理したもの。
酸化膜の上にSiON膜を付けてから窒素ガス中に820℃
で10分間熱処理したもの。
で10分間熱処理したもの。
比較のために従来の方法で熱処理したウエハの特性も
調べた。ウエハは上記と同じ条件でイオン注入し、フォ
トレジストを除去、洗浄した後厚み100nmのSiON膜を付
けた。このウエハを上記と同じ条件で熱処理した。
調べた。ウエハは上記と同じ条件でイオン注入し、フォ
トレジストを除去、洗浄した後厚み100nmのSiON膜を付
けた。このウエハを上記と同じ条件で熱処理した。
これらの結果を第１表に示す。
本発明の方法で熱処理したウエハは、ピークキャリア
濃度が従来法で熱処理したウエハよりも高く、活性化率
がよいことを示している。
濃度が従来法で熱処理したウエハよりも高く、活性化率
がよいことを示している。
また、ウエハの深さ方向のキャリア濃度分布の急峻性
を示すd16の値も、本発明の方法によるウエハが従来の
方法によるものに比べて明らかに小さくなっている。
（第１図） すなわち本発明の方法によって急峻なキャリア濃度分
布が得られることが確認できた。移動度については熱処
理方法の違いによる影響は見られなかった。
を示すd16の値も、本発明の方法によるウエハが従来の
方法によるものに比べて明らかに小さくなっている。
（第１図） すなわち本発明の方法によって急峻なキャリア濃度分
布が得られることが確認できた。移動度については熱処
理方法の違いによる影響は見られなかった。
また、このオゾン処理によって形成した酸化膜は構造
が緻密であるために、10nm程度の薄い膜でもAsなどの拡
散を押さえる効果が有る。膜が薄いために昇温・降温に
よる歪みは殆ど生じない。なお、この実施例ではオゾン
処理の前にHF水溶液でウエハ表面を洗浄したが、洗浄は
HFに限らずその他の酸、またはNH4OH、NaOHなどのアル
カリ性水溶液を使用することができる。これらの酸また
はアルカリによる洗浄は、室温において数分間行えばよ
い。
が緻密であるために、10nm程度の薄い膜でもAsなどの拡
散を押さえる効果が有る。膜が薄いために昇温・降温に
よる歪みは殆ど生じない。なお、この実施例ではオゾン
処理の前にHF水溶液でウエハ表面を洗浄したが、洗浄は
HFに限らずその他の酸、またはNH4OH、NaOHなどのアル
カリ性水溶液を使用することができる。これらの酸また
はアルカリによる洗浄は、室温において数分間行えばよ
い。
本発明の方法によれば、イオン注入後の熱処理におい
て保護膜として、酸素ガスの存在下でプラズマを発生さ
せこの雰囲気中にウエハ表面をさらしオゾン処理をする
ことによって形成した酸化膜を用いる。したがって、熱
処理をしたときにAs、Siなどの元素がGaAsウエハから拡
散することを効果的に抑制でき、高い活性化率が得られ
る。また、熱処理後キャリア濃度分布の急峻性が良好で
ある。
て保護膜として、酸素ガスの存在下でプラズマを発生さ
せこの雰囲気中にウエハ表面をさらしオゾン処理をする
ことによって形成した酸化膜を用いる。したがって、熱
処理をしたときにAs、Siなどの元素がGaAsウエハから拡
散することを効果的に抑制でき、高い活性化率が得られ
る。また、熱処理後キャリア濃度分布の急峻性が良好で
ある。
この酸化膜は緻密であるため薄い膜でも拡散を押さえ
ることができる。したがって熱的な歪みが小さく、また
高い活性化率を得ることができるという効果もある。
ることができる。したがって熱的な歪みが小さく、また
高い活性化率を得ることができるという効果もある。
第１図は熱処理後のウエハの深さ方向のキャリア濃度分
布を示す図である。 １……本発明の方法で熱処理したウエハのキャリア濃度
分布 ２……従来の方法で熱処理したウエハのキャリア濃度分
布
布を示す図である。 １……本発明の方法で熱処理したウエハのキャリア濃度
分布 ２……従来の方法で熱処理したウエハのキャリア濃度分
布
Claims (5)
- 【請求項１】GaAsウェハ表面をオゾン中で処理し、As酸
化物からなる膜を形成した後熱処理をすることを特徴と
する化合物半導体ウェハの熱処理方法。 - 【請求項２】反応室中において酸素ガスの存在下でプラ
ズマを発生させ、この雰囲気中にGaAsウェハ表面をさら
しオゾン処理によりAs酸化物からなる膜を形成した後熱
処理することを特徴とする化合物半導体ウェハの熱処理
方法。 - 【請求項３】反応室中において酸素ガスの存在下でプラ
ズマを発生させ、この雰囲気中にGaAsウェハ表面をさら
しオゾン処理によりAs酸化物からなる膜を形成した後、
ウェハ表面にSiON膜を形成し、この後熱処理することを
特徴とする化合物半導体ウェハの熱処理方法。 - 【請求項４】反応室中において酸素ガスの存在下でプラ
ズマを発生させ、酸またはアルカリにより洗浄したGaAs
ウェハの表面をこの雰囲気中にさらしオゾン処理により
As酸化物からなる膜を形成した後熱処理することを特徴
とする化合物半導体ウェハの熱処理方法。 - 【請求項５】反応室中において酸素ガスの存在下でプラ
ズマを発生させ、酸またはアルカリにより洗浄したGaAs
ウェハの表面をこの雰囲気中にさらしオゾン処理により
As酸化物からなる膜を形成した後、ウェハ表面にSiON膜
を形成し、この後熱処理することを特徴とする化合物半
導体ウェハの熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207244A JP2662452B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 化合物半導体ウエハの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207244A JP2662452B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 化合物半導体ウエハの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496232A JPH0496232A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2662452B2 true JP2662452B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=16536600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207244A Expired - Fee Related JP2662452B2 (ja) | 1990-08-04 | 1990-08-04 | 化合物半導体ウエハの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662452B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7858503B2 (en) * | 2009-02-06 | 2010-12-28 | Applied Materials, Inc. | Ion implanted substrate having capping layer and method |
| KR102081307B1 (ko) * | 2012-12-10 | 2020-02-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039825A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-03-01 | Nec Corp | 半導体活性層の形成方法 |
| JPS61292964A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-23 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6352480A (ja) * | 1986-08-22 | 1988-03-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2528660B2 (ja) * | 1987-02-06 | 1996-08-28 | 日本電信電話株式会社 | 化合物半導体導電層の形成方法 |
-
1990
- 1990-08-04 JP JP2207244A patent/JP2662452B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0496232A (ja) | 1992-03-27 |
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